Биполярный электрод для получения надсерной кислоты Советский патент 1989 года по МПК C25B11/00 

Изобретение относится к химической промьшшенности, в частности к области промьшшенного электролиза водных pacTBOpoBjH может быть использовано в электролизерах для получения надсерной кислоты и других окислителей.

Для получения надсерной, хлорной кислот, персульфатов и других окислителей известны электролизеры с монополярными электродами. Аноды в указанных электролизерах вьшолнены в виде платиновой сетки или платиновой фольги, нанесенной на титановую основу. Катоды - графитовые.

Целью изобретения является уменьшение энергозатрат и продление срока службы электрода за счет уменьшения коррозии.

На фиг. 1 изображен биполярный электрод, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Прямоугольная титановая призма 1 разделена сплошными горизонтальными перегородками на три камеры: среднюю 2, нижнюю - 3, верхнюю - 4. На анодной стороне средней камеры нанесено активное платиновое покрытие 5.,

К противоположной стороне средней камеры присоединена графитовая плита 6.

Верхняя и нижняя камеры на анодной стороне имеют ряд отверстий 7 для сообщения с анодным пространством.

Катодная графитовая плита присоединена к поверхности титановой коробки при помощи токопроводящей кислотостойкой клеевой композиции 8. СжаS

10

30

ие указанной композиции между склей аемыми поверхностями обеспечивается тяжными болтами, которые приварены распределительным перегородкам, а акже к катодной стороне титановой оробки вокруг отверстий, через коорые проходят.

Токопроводящая клеевая композиция беспечивает хорошую электропроводность и равномерное распределение ока между графитом и татаном, заполняя все неровности склеиваемых по- верхностей, она предотвращает проникновение электролита и щелевую корро- 5 зию титана. Для предотвращения коррозии титана, находящегося под катод- ным потенциалом, токопроводящей клеевой кислотостойкой композицией покрыты головки болтов и поверхность 20 титана за периметром графитовой плиты до уплотняющих прокладок.

Штуцеры 9 предназначены для подачи электролита в нижнюю камеру, штуцеры 10 - для отвода продуктов элект- 25 ролиза из верхней камеры, а штуцеры 11 - для подачи и отвода охлаждающей воды.

Пример 1.Из шести биполярных электродов и двух-крайних монополярных собирают электролизер.

Размер катода каждого из электродов 110x150 мм. Поверхность платиновой фольги на каждом аноде составляет 40,5 см.

Электролизер собирают без приме- нения токопроводящей клеевой композиции.

Рабочий ток электролизера ,24 А.

Установившееся напряжение через 10 сут непрерьшной работы составляет 29,5 В или в среднем 4,2 В на каждую ячейку.

Через три месяца непрерывной работы электролизер останавливают и раз- 45 бирают. С катодной стороны выявлена ко.ррозия титана щелевая и пов ерхност- ная-на глубину 0,1-0,5 мм.

Пример 2. Для защиты титана от коррозии и снижения напряжения CQ на ячейке применена кислотостойкая Токопроводящая клеевая композиция.

Известно много составов токопроводящих клеев с различной вяжущей основой и токопроводящими наполнителя- ми. В условиях электролиза серной кислоты наиболее приемлемой оказалась композиция на основе эпоксидной смолы и графита.

35

40

После испытания различных соотношений компонентов подбирают следующий состав, наиболее отвечающий требованиям электропроводности, прочности и технологичности применения, мае.ч, эпоксидная смола ЭД-5 или ЭД-20 100; пластификатор - дибутилфталат 15; от- вердитель - полиэтилендиамин 10; наполнитель - порошок графита 200. Состав разбавляется ацетоном до текучего состояния и наносится на склеиваемые и защищаемые поверхности кистью.

Дпя определения величины потерь напряжения в переходном сопротивлении между склеиваемыми поверхностями испытано несколько образцов с различной степенью сжатия между графитом и титаном при склеивании. На лист гитана толщиной 3 мм наклеивается шесть образцов графитовых плит одинакового размера поверхности 40x50 мм. После нанесения на поверхность титана клеевой композиции устанавливаются графитовые образцы, на которые помещается груз различного веса, обеспечиваю- гщй соответствзтощее удельное давление.

После склеивания замеряется падение напряжения между графитом и титаном на каждом образце при плотности тока 0,15 А/см, т.е. равной рабочей плотности биполярного электрода.

Результаты замеров приведены в таблице.

Данные опыта показывают, что для достижения высокой электропроводности склеиваемые поверхности должны быть сжаты с усилием не менее 0,3 кг/см.

Пример 3. Биполярные электроды из примера 1 были собраны с применением токопроводящей кислотостойкой клеевой композиции состава по примеру 2. После нанесения композиции склеиваемые поверхности графитовых плит и титановых коробок сжаты болтами. Клеевой композицией покрыта катодная поверхность титановых коробок между графитовой плитой и уплотняющей прокладкой и головки титановых болтов.

и

14988236

Применение предложенной конструкции биполярного электрода в промышленных электролизерах для производ- ства надсерной кислоты позволяет значительно повысить экономическую эффективность электролиза, как за счет снижения расхода электроэнергии, так и из-за увеличения срока службы эле- 10 ктрода.

Изобретение касается получения надсерной кислоты и позволяет сократить расход электроэнергии и увеличить срок службы электрода за счет уменьшения его коррозии. Биполярный электрод состоит из титановой прямоугольной призмы, на одной грани которой имеется активное платиновое покрытие и по противоположной грани размещена графитовая плита, являющаяся катодом. Титановая призма разделена двумя параллельными перегородками, установленными горизонтально, на три камеры: среднюю, верхнюю и нижнюю. При этом верхняя и нижняя камеры имеют отверстия со стороны активного титанового покрытия, а средняя камера снабжена патрубками для подвода и отвода охлаждающего агента. Грань призмы, на которой размещается графитовая плита, покрыта токопроводящей клеевой композицией, и графитовая плита прижата к титану с усилием не менее 0,3 кг/см². 1 табл., 1 ил.

Электролизер из семи ячеек рабо- .тает с нагрузкой по току 26 А в течение 6 мес. Анодная плотность тока составляет 0,6 А/см, катодная 0,15 А/см. Общее напряжение на электролизере 28 В, т.е. в среднем 4,0 В на ячейку.

Средний выход по току надсерной кислоты за шесть месяцев работы эле- ктролизера составляет 72%, что соответствует лучшему выходу по току отдельных промьппленных монополярных электролизеров. Средний выход по току на работающих в цехе электролизе- ров за этот же период составляет 69% при нормальной анодной плотности тока 0,5 А/см и катодной 0,135 А/см. После шести месяцев непрерывной работы биполярньй электро лизер останавливают и разбирают для осмотра

При осмотре не выявлено следов коррозии титана или разрушения графита, платина была также в хорошем состоянии.

---

Л

.i4&i--fii «-

-X-Jf j.

. -, - .- .

-f:

W

5

0 5 0

5

Формула изобретения

Биполярный электрод для получения надсерной кислоты, состоящий из титановой прямоугольной призмы, имеющей на одной грани актановое платиновое покрытие, на противоположной грани которой размещена графитовая плита, являющаяся катодом, титановая призма разделена двумя параллельно размещенными перегородками на нижнюю, среднюю и верхнюю камеру, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергозатрат и продления срока службы, средняя камера изолирована от верхней и нижней камеры и снабжена элементами для подвода и отвода охлаждающего агента, а в верхней и нижней камере со стороны активного платинового покрытия выполнены отверстия, а грань титановой призмы, на которой размещена графитовая плита,покрыта токопроводящей клеевой композицией, причем графитовая плита прижата к титану с усилием не менее 0,3 кг/см.

Ш

-z:

-iC

.4

Фиг. f

6- /место д/f упл. npoK/iad- кц

Фиг. 2